Композитные материалы уже много лет используются в различных промышленных областях. При этом композиты различаются по эксплуатационным характеристикам, которые определяются процессом производства. Например, внедрение в производственный процесс технологии вакуумных материалов позволило получать высококачественный углерод. Однако до недавнего времени наличие избытка смолы приводило к хрупкости продукта. Теперь для максимального улучшения физических свойств материала за счет удаления смолы используется вакуумная инфузия, и, хотя полностью устранить негативные технические факторы невозможно, появилась возможность получать готовый продукт с низкими техническими затратами по низкой цене.
Вакуумная инфузия смолы — это экономически эффективный процесс изготовления высококачественных деталей из стекловолокна и композитных материалов. Для многих применений детали, изготовленные с использованием процесса вакуумной инфузии смолы, имеют более высокое качество, лучшую однородность, более высокое содержание стекла, более высокую удельную прочность и жесткость, короткое время цикла и меньшую стоимость по сравнению с процессом открытой формы.
Что такое вакуумная инфузия?
Этот метод основан на использовании вакуума в рабочей полости, который проникает в арматуру и притягивает смолу. Как и в других современных методах производства композитов, в качестве формующей полости используется вакуум, а для организации процесса обычно применяются специальные пленочные пакеты. В отличие от широко используемого процесса контактного формования, вакуумные установки для литья под давлением, сочетающие специальную матрицу с сухими наполнителями, могут производить стекловолокно с меньшим количеством пустот. Для некоторых пользователей этот метод имеет еще одно важное отличие, минимальные выбросы загрязняющих веществ. В частности, он может снизить содержание стирола, что является препятствием для его использования в жилищном строительстве.
Преимущества и недостатки вакуумной инфузии
Преимуществами вакуумной инфузии для деталей из углеродного волокна являются:
- Вакуумная инфузия помогает углеродной ткани, которая, как правило, менее податлива, чем стеклоткань, соответствовать форме и плотно прилегать к шаблонам со сложными и труднодоступными участками, в результате чего получается высококачественная деталь.
- Вакуумная инфузия позволяет получить более прочные и легкие детали за счет минимизации соотношения смолы и стекла по сравнению с аналогичными деталями, изготовленными с использованием обычного процесса мокрой укладки. Механические свойства находятся в пределах 70-80% от предварительно обработанного углерода, что является выдающимся показателем, учитывая значительно более низкую стоимость производства.
Вакуумную инфузию сложно выполнить на объемных деталях. Для пресс-форм требуются большие фланцы. Технология упаковки в мешки также сложна и трудоемка, а также не должна допускать утечки воздуха.
Как подобрать вакуумный насос для инфузии?
Самое сложное в подборе оборудования — выбрать лучший вакуумный насос для самого широкого спектра применения.
Одной из наиболее важных характеристик вакуумного насоса является скорость откачки, т.е. максимальная скорость, с которой газ может быть откачан из объема за определенное время. В процессах производства композитов оптимальная производительность вакуумного насоса определяется размером изделия:
- Детали площадью до 1 м2 — скорость откачки 65-85 л/мин (4-5 м3/ч).
- Детали площадью до 20 м2 — скорость откачки 130-170 л/мин (8-10 м3/ч).
- Детали площадью более 20 м2 — скорость откачки 200-340 л/мин (12-20 м3/ч).
Второй важной характеристикой вакуумного насоса является конечное остаточное давление. Это максимальный вакуум, который может быть создан в замкнутом контуре, т.е. когда насос достигает этого конечного остаточного давления, он будет продолжать работать только для поддержания этого давления.
Какое остаточное давление должно быть для вакуумной инфузии?
Это один из самых распространенных вопросов, которые задают клиенты при выборе вакуумного насоса. Ответ кроется в парах, которые образуются при инфузии. К соединениям, которые можно удалить, относятся вещества с низкой температурой кипения, такие как вода, стирол и MEKP. При высоком остаточном давлении эти вещества начинают кипеть и испаряться, вызывая пористость в изделии. Оптимальное остаточное давление находится в диапазоне от 2 до 200 Па; чем ближе к 2 Па, тем выше вероятность образования паров. Давление, близкое к 2 Па, создается одноступенчатыми пластинчато-роторными вакуумными насосами.
Пластинчато-роторные вакуумные насосы для инфузии смолы
Пластинчато-роторные вакуумные насосы используют в широком спектре промышленных применений. В процессах инфузии смолы важно не только, чтобы они постоянно достигали уровня вакуума 0,1 миллибар, что соответствует вакууму в 99,99 процента, но также, чтобы при высокой производительности вакуума обеспечивалась достаточно высокая скорость откачки.
Даже при очень надежной герметизации синтетической основы с помощью вакуумного мешка может произойти утечка небольшого количества воздуха, который затем необходимо немедленно извлечь повторно с помощью вакуумного насоса. Высокий вакуум гарантирует быструю, свободную от пузырьков и полную инфузию смолы.
Производительность пластинчато-роторного вакуумного насоса можно регулировать с помощью дроссельного клапана, например, если необходимо предотвратить слишком быстрое поступление смолы в форму. Это гарантирует высокое качество продукции и означает, что затраты на переработку для устранения пустот больше не требуются. Их маслонепроницаемая функциональность означает, что роторно-лопастные вакуумные насосы не чувствительны к газам, которые образуются в процессе высыхания. Они транспортируются через вакуумный насос без образования конденсата. Перед каждым вакуумным насосом должна быть подсоединена ловушка, которая предотвращает попадание смолы в насос.
Популярные бренды и модели
- 2НВР. Эти насосы, вероятно, являются самыми распространенными пластинчато-роторными насосами. Они составляют более половины рынка и обеспечивают отличную производительность в самых разных областях применения. Они предлагают отличное соотношение цены и качества, надежность и долговечность.
- VARP. Имеются две модели с масляной смазкой и одна модель без масла. Их особенности включают очень тихий и низкий уровень вибрации, газовый балластный блок, доступную цену, малую занимаемую площадь, простоту установки и высокие экологические характеристики.
- Busch. Все модели характеризуются превосходным качеством и длительным сроком службы. Специальный обратный клапан на выходе предотвращает возврат воздуха и газа даже после выключения устройства.
- Becker. Компания Becker предлагает, пожалуй, самый широкий ассортимент агрегатов с масляной смазкой и сухим ходом с различными техническими характеристиками, что позволяет выбрать наиболее подходящую модель для любого применения.
- Leybold. Эти насосы в основном используются в пищевой промышленности и упаковочных процессах, но применяются и в других областях. Предлагается широкий ассортимент моделей, что гарантирует отсутствие проблем с соответствующими техническими параметрами.
- DVP. Этот известный итальянский бренд имеет широкий ассортимент высококачественного пластинчато-роторного оборудования. Все оборудование производится исключительно высокого качества с использованием самого современного оборудования. Эти насосы отличаются высоким качеством литья и обработки, что видно визуально. Производитель гарантирует, что все оборудование проходит строгий контроль качества перед производством.
- Pneumofore. Это известный итальянский производитель насосов. Конструкция этого насоса максимально упрощена, что гарантирует его долгую работу в тяжелых условиях эксплуатации. Эти насосы производятся с использованием новейших технологий, а все компоненты отличаются высочайшим качеством.
- Edwards. Высоко признаны в промышленной и исследовательской сферах. Эти надежные устройства отличаются бесшумной работой, низким остаточным давлением и высокой скоростью вращения. Кроме того, производитель предлагает различные аксессуары, которые могут значительно расширить спектр применения.
